一個胚胎帶三人DNA，中國研究者首次證明其發(fā)育安全性|Nature報道

白交 2022-10-04 20:14:01 來源：量子位

詹士 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

一個胚胎，帶著三個人的DNA。

你見過么？

近日，Nature上就報道了這么一項成果——

來自中國的研究者們不僅實現(xiàn)了將三個人DNA放入一個胚胎，且首次證明了這項操作本身的安全性。

文章主導者之一的解放軍總醫(yī)院婦產科商微醫(yī)生補充：他們所使用的線粒體替代療法是個有爭議的領域，團隊研究希望為其發(fā)展提供基礎。

所以，這靠不靠譜？

會不會引發(fā)一些倫理道德問題？

往下看。

遺傳物質來自三人，爸媽還是兩個

先了解下三個人DNA怎么放進一個胚胎的。

我們都知道，細胞內部分DNA歸屬于線粒體，而非細胞核。研究者通過紡錘體移植，先將母親卵細胞核，放入第三方無核卵細胞中，以此讓胚胎中擁有第三方的正常線粒體基因，再和精子結合形成胚胎。

之所以這么做，是因為線粒體遺傳病讓很多母親無法擁有健康孩子，這困擾了很多父母，也造成孩子患上相關疾病。

據(jù)統(tǒng)計，每5000位孩子中約有1人在出生時會患線粒體DNA有害突變引起的疾病，這會導致心臟和大腦等器官出現(xiàn)問題。

目前，紡錘體移植就可作為線粒體遺傳病療法，一直被學界關注。

早在2016年，就有人成功實現(xiàn)帶有三人DNA的胚胎，還使其發(fā)育成了嬰兒并出生——

但當時就有不少科學家擔心這種方法是否安全。

此番，研究者們正要在這方面下功夫。

研究團隊經解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學中心醫(yī)學倫理委員會審核批準，共招募了30名女性供體，她們的年齡在25~42歲，依靠人絨毛膜促性腺激素，獲得成熟卵細胞，至于精子，由女性捐贈者的丈夫捐贈。

在文章中，研究者聲明，操作流程遵循標準臨床方案，且捐贈者均知情并簽署了同意書。

接著，他們從收集樣本卵細胞中取出樣本，解凍，通過電脈沖，刺激紡錘體與去核受體卵細胞融合，形成新的卵細胞，然后再與正常精子受精，獲取接受過紡錘體移植（以下稱為ST）胚胎。

△Credit: Pascal Goetgheluck /Science Photo Library

安全性驗證

接著是本次實驗的重點：驗證對比安全性。

研究者用ST胚胎和對照組共計46個囊胚，從中，他們收集了2207個單細胞，經嚴格過濾，保留1397個用于后續(xù)分析。

采用單細胞多組學測序方法，研究者進行了轉錄組、DNA甲基化和基因組（拷貝數(shù)變異 (CNV)）的測序分析。

具體來看。

他們先用t-分布隨機近鄰嵌入(t-SNE)分析方式，將細胞分出3個集群。

這些集群對應出三個胚層，在哺乳動物發(fā)育早期，這三個胚層就由最開始的胚胎細胞（卵裂球）分裂而來，分別為上胚層（EPI）、原始內胚層（PE）和滋養(yǎng)外胚層（TE），此后會各自分化，形成生物體各部分。

從下圖結果能看出，ST組和對照組（ICSI）在t-SNE圖中緊密聚集，這表明ST胚胎在分化中基本正常。

此外，研究者們驗證了兩組細胞在三個胚層的基因表達模式，結果也幾乎相同。

從下圖能看出，橫軸為對照組縱軸為ST組，回歸分析表明，在三個胚層中，兩組相關系數(shù)均在0.94以上。尤其PE胚層，差異表達基因 (DEG)為零。

DNA甲基化組測序同樣值得關注，它體現(xiàn)了胚胎發(fā)育過程中DNA穩(wěn)定性等情況。

具體到三個胚層中，有兩個沒有顯著差異，但其中一個胚層甲基化水平略高2.4%，研究者認為，這是因為在胚胎著床前發(fā)育中，ST囊胚分化略有延遲導致DNA甲基化略高，屬于正?，F(xiàn)象。

最后，他們用基因檢測結果比較方法，識別非整倍體細胞情況。

數(shù)據(jù)顯示，ST囊胚中非整倍體細胞的百分比與對照組比例為22.7%對17.0%，二者幾乎相當。這表明，ST操作不會增加囊胚中非整倍體細胞的百分比。

該項成果已經發(fā)表在Plos Biology上，且引來多方關注。

哥大干細胞生物學家Dietrich Egli對該成果表達了認可，他說，這是對該療法安全性的首次綜合研究，從中也產出了不少高質量的數(shù)據(jù)記錄。

但另一位來自西湖大學的線粒體生物學家提出不同看法，這位研究者認為，該療法長期影響尚不清楚，且未來，母體線粒體DNA比例可能會隨著細胞發(fā)育而增加，導致后代仍會患上線粒體疾病。

合作團隊介紹

本文由兩家單位團隊合作完成。

其一是北大生命科學學院的湯富酬教授團隊。

其個人頁面顯示，湯教授本科畢業(yè)于北大遺傳學，2003年于北大獲細胞生物學博士。

2017年至今在北京大學生命科學學院生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）任教授。曾獲2015、2019年度中國生命科學領域十大進展等榮譽。

其二，是解放軍總醫(yī)院婦產醫(yī)學部商微所帶領的課題組。

公開資料顯示，商微醫(yī)生主要擅長輔助生殖技術、復發(fā)性流產的治療，成立了中國第一個“卵巢功能減退門診”，尤其擅長卵巢低反應患者的方案個體化治療。

參考鏈接：
[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-02792-8
[2]https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001741
[3]https://news.pku.edu.cn/jxky/1e1a2448fd9b4b42b35ef9cdbe937671.htm